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Elektrischer Gasschalter Die Erfindung bezieht sich auf einen Gasschalter,
bei welchem die zur Lichtbogenlöschung dienenden Gase und Dämpfe durch die Lichtbogenwärme
in einer einseitig geschlossenen Schaltkammer erzeugt werden und dem relativ zur
Schaltkammer bewegten Schaltstück bei seinem Austritt aus der Kammer nachfolgend
ausströmen. Bei derartigen Schaltern treffen die dem austretenden Schaltstück nachfolgenden
Gase auf das Schaltstück selbst und seine Befestigungs-, Antriebs-und Isolierteile
auf. Da die Gase sehr heiß und auch chemisch aktiv sind, so rufen sie eine Verschmutzung
und baldige Zerstörung dieser Teile hervor und bringen auch die Gefahr eines Erdüberschlages
längs des isolierenden Antriebshebels. Es ist daher notwendig, eine Kapselung des
Antriebs vorzunehmen, was jedoch auch Nachteile hat insofern, als hierdurch die
Gasabführung gestört wird.
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Hier schafft die Erfindung dadurch Abhilfe, daß man das Schaltstück
feststehend anordnet und die Schaltkammer selbst die Schaltbewegung ausführen läßt.
Dadurch wird es möglich, den Antrieb an der Schaltkammer anzubringen, also an einer
Stelle, die nicht im Bereich der ausströmenden Gase liegt, während das Schaltstück,
da es feststeht, keiner Antriebsteile bedarf. Zugleich wird hierdurch auch ein freieres
Ausströmen der Gase ermöglicht. Besondere Vorteile ergeben sich, wenn es sich um
Schalter mit sog. Isolierfüllstücken handelt, da man hierbei eine Trennung von Schaltstück
und Füllstück vorsehen kann, ohne daß es nötig wird, zwei Antriebe zu verwenden.
Wenn dagegen die Schaltkammer feststehend ist, muß man, wenn man nicht das Füllstück
an dem Schaltstück befestigen will, je einen besonderen Antrieb für beide Teile
vorsehen. Die Trennung des Füllstückes vom Schaltstück ist deswegen erwünscht, weil
man dadurch in die Möglichkeit versetzt wird, die Spitze des Schaltstückes rein
nach löschtechnischen Gesichtspunkten zu bemessen, ohne Rücksicht auf die Befestigung
des Füllstückes. Außerdem wirkt dann der Schalter gleichzeitig als Trennschalter.
Auch ist es für die Großstromlöschung günstig, wenn das Füllstück dem Schaltstück
erst in einem gewissen Abstand nachfolgt. Alle diese Vorteile lassen sich in einfacher
Weise ausnutzen, wenn man die Schaltröhre bewegt, da hier das Schaltstück und das
Füllstück beide feststehen und daher in beliebigem Abstand gehalten werden können,
ohne daß komplizierte Übertragungsgestänge erforderlich werden. '
Im
nachstehenden sind einige Ausführungsbeispiele beschrieben.
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Abb. i zeigt einen Wandschalter für mittelhohe Ströme, vorzugsweise
Leistungstrenn# sehalter. Es bezeichnen: i das feststehenec@ Schaltstück, 2 den
Umfassungskontakt des Irewegten Schaltstückes, 3 den rohrartigen Kör per des bewegten
Schaltstückes, q. die Schaltröhre, 5 den Schaltraum darin, 6 den Nebenraum, 7 das
feststehende Füllstück, 8 den Abschluß des Schaltstückkörpers 3, 9 die gedichtete
Nebenraumöifnung, io den Schleifkontakt, i i den Füllstückkörper, 12 den Antrieb,
13, 16 Stützisolatoren, 1q., 15 Isolatorkappen bzw. Stromzuführungen, 17
die Grundplatte, 18 die Antriebsachse, ig eine metallische Versteifung der Schaltröhre,
2o einen Übergriff der Schaltröhrenisolation. Der Schalter ist für mittelhohe Ströme
bestimmt. Deshalb kann die Löschung aller Ströme von Null an mit denselben Mitteln
erfolgen. Das Füllstück besitzt nur einen geringen Abstand von der Spitze des festen
Schaltteils, so daß sofort nach der Kontakttrennung der Schaltraum durch das nachfolgende
Isolierstück werengt wird. Da keine besonders hohen Ströme gelöscht werden sollen,
ist der Abstand der Schaltraumwandungen gering, so daß auch kleinste Ströme stets
zuverlässig gelöscht werden. Bei nicht hohen Strömen ist eine besondere Gasabführung
nicht erforderlich. Der bewegte Schaltkörper wird durch den Schaltstift i an der
Schaltröhre 4. und durch den F üllstückträger i i geführt, auf dem die Nebenraumöffnung
g gleitet. Zur Vergrößerung der Führungslänge kann die Wandung des Rohres 3 über
die ganze Länge auf dem Träger i i geführt sein. Beim Offnen des Schalters entsteht
zwischen der Röhre ¢ bzw. dem Füllstift und dem Schaltstück i eine freie Lufttrennstrecke.
Der Antrieb des Schaltteiles kann in beliebiger Weise erfolgen. Dargestellt ist
ein Antrieb durch je zwei Isolierpleuel 12 pro Phase, in deren Kulissenöffnungen
zwei Zapfen, die am Nebenraumkörper 3, 8 befestigt sind, gleiten. Der beim Schalten
entstehende Druck im Nebenraum 6 übt auf den bewegten Schaltteil zwei entgegengerichtote,
also einander zum Teil aufhebende vertikale Kräfte aus, deren Größe durch die Querschnitte
der öffnungen der Röhre und des Nebenraumes gegeben ist. Die resultierende Kraft
ist Null, wenn beide Querschnitte gleich sind. Sie wirkt hemmend auf den Ausschaltvorgang,
wenn, wie dargestellt, die öffnung des Nebenraumes größer ist als die der Schaltröhre.
Bei hinreichend kräftigem Antrieb ergibt dies jedoch den Vorteil, daß der Füllstückträger
kolbenartig wirkt und eine Druckerhöhung im Nebenraum erzeugt, die durch Blasung
die Löschung kleinster Ströme unterstützt. Zur Verkürzung der Löschzeiten I kann
es vorteilhaft sein, das Volumen des Nebenraumes auf ein Minimum zu beschränen,
weil dabei höchster erreichbarer Blasei i* erzielt wird.
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ei allen beschriebenen und dargestellten Änördnungen ist es möglich
und kann bei besonderen Schaltverhältnissen erforderlich sein, sowohl das Schaltstück
als auch das Füllstück zu bewegen. Wird das Schaltstück gegenläufig zur Schaltröhre
bewegt, so können die Bewegungen so abgeglichen werden, daß beim Schalten keine
Schwerpunktsverschiebung des Schalters erfolgt. Ein derartiger Schalter arbeitet
ohne jede mechanische Rückwirkung auf die Umgebung. Ferner wird dadurch die Schaltgeschwindigkeit
bei gleichbleibender Bewegungsgeschwindigkeit verdoppelt. Dies bedeutet einen großen
Vorteil bei längen Wegen (hohe Spannungen) und bei schweren Massen (hohe Ströme).
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Auch das Füllstück kann beweglich angeordnet werden. Seine Bewegung
kann auch vom Strom abhängig gemacht werden z. B. in der Weise, daß es bei großen
Strömen bis zu ihrer Löschung nicht in die Röhre eintritt, d. h. die Bewegung der
Röhre mitmacht, und: bei kleinen Strömen sofort nach Kontakttrennung, wie bei Abb.
i, in die Schaltröhre gelangt.
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Die Abb.2 bis q. zeigen Wandschalter für hohe Ströme.
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Die Abb.2 stellt einen Schalter im geschlossenen Zustand dar, die
Abb.3 im offenen Zustand. Die Löschung großer Ströme macht gegenüber dem Schalter
nach Abb. i besondere Maßnahmen bezüglich der Lichtbogenlöschung und Gasabführung
erforderlich. Das zu Abb. i Gesagte gilt sinngemäß auch auf diese Ausführungsform.
Die Löschung erfolgt jedoch in zwei Stufen. Zur Großstroinlöschung bewegt sich die
Schaltröhre so weit nach unten, bis der Schaltstift ihre öffnung freigibt. Jetzt
spätestens erfolgt die Großstromlöschung. Der Füllstift hat bis zu diesem Augenblick
bei seiner Relativbewegung in die Schaltröhre noch nicht den Lichtbogenquerschnitt
verengt. Durch diese Forderung ist sein Abstand von der Schaltstiftspitze 29 festgelegt.
Erst nach der sicheren Löschung großer Ströme erfolgt die Schaffung des verengten
Schaltraumes zur Kleinstromlöschung durch das Eintreten des Füllstückes in die Schaltröhre.
Das Füllstück kommt also nie mit Großstromlichtbögen in Berührung. Es wird auf diese
Weise nur sehr wenig beansprucht. Auch die Röhrenwandungen werden bei der Großstromlöschung
bedeutend weniger angegriffen, wenn der gesamte Röhrenquerschnitt als Schaltraum
zur Verfügung steht. Dadurch ist der Schalter
zur Abschaltung bedeutend
höherer Ströme als der Schalter nach Abb. i geeignet. Bei hohen Strömen soll der
Lichtbogen nach Möglichkeit zwischen Elektroden aus schwer schmelzbarem Metall brennen.
Die Verwendung von Wolfram und ähnlichen Stoffen als Abbrennspitzen ist deshalb
so vorteilhaft, weil bedeutend weniger Metalldämpfe bei der Schaltung entstehen
und dadurch das Löschgas höhere Durchschlagsfestigkeit behält. Insbesondere das
durch die Schaltröhre sich bewegende Schaltstück, an dem sich der LichtbOgenfußpunkt
im Raum höchsten Gasdruckes und Gastemperatur befindet, muß eine Spitze 29 aus schwer
schmelzbaren Stoffen erhalten.
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Die beim Abschalten großer Ströme entstehenden Schaltgase müssen infolge
ihrer hohen Temperatur und relativ großer Menge gerichtet abgeleitet werden, um
Phasenüberschläge bzw. Erdschluß zu vermeiden. Beim Schalter nach den Abb. 2 und
3 werden die Gase durch ein kaminartiges Isolierrohr 22 zusammengehalten. Dieses
Rohr kann mit Rücksicht auf große Gasmengen verhältnismäßig weit ausgeführt sein.
Die Gase strömen aus der Röhre 4. in den Rohrrauen 23 und durch Schalldämpfer- und
Kühleinrichtungen 2 1 um den Schaltstift herum ins Freie. In Abb.3 ist die »Aus«-Stellung
des Schalters dargestellt, die die Gasführung besonders gut erkennen läßt.
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Damit die um die Röhre ¢ strömenden Streugase keine Außenrückzündung
hervorrufen, wird der Isolierkörper der Schaltröhre hinreichend weit an dem metallischen
Nebenraumkörper 3 heruntergezogen (Überwurf 2o). Ferner tritt die Schaltröhre bei
der Ausschaltbewegung in ein sie möglichst gut umschließendes Isolierrohr 24., vorzugsweise
gleichfalls aus einem gasabgebenden Isolierstoff. Die Schaltgase müßten, um eine
Außenzündung herbeizuführen, durch den engen Spalt 25 hindurchtreten. Dem wirkt
insbesondere entgegen die kolbenartige Wirkung der Schaltröhre, die die frische
Luft in dem Ringraum 3o verdichtet und durch den Spalt 25 in entgegengesetzter Richtung
bläst. Diese Kolbenwirkung kann zur pneumatischen Dämpfung der Ausschaltbewegung
ausgenutzt werden. Wird dieser Verdichtungsraum groß genug ausgebildet, so schützt
die ausströmende kalte Luft die Wandungen des Kamins vor den Schaltgasen.
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In der Abb. 4. wird die Kriechstrecke durch eine Lufttrennstrecke
unterbrochen. Die elektrische Anordnung entspricht sonst der von Abb.3. Nach der
Kleinstromlöschung gibt jedoch die bewegte Schaltröhre eine Lufttrennstrecke 3 i
frei. Der gesamte Schaltvorgang spielt sich oberhalb dieser Luftstrecke ab, so daß
bei guter Abdichtung an der öffnung 37 keine Schaltgase an der Trennstelle austreten.
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In Abb.3 ist der Antrieb durch einen Pleuel 12 mit gegabeltem Kopf
32 dargestellt. Eine Dämpfung der Ausschaltbewegung wird durch den Puffer oder die
Feder 27 bewirkt, die den bewegten Schaltteil auffängt.
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In Abb. q. erfolgt der Antrieb durch ein Isolierband 33, das mit der
Rolle 36 und dem Nebenraumkörper 3 fest verbunden ist und über Leitrollen 3¢ und
35 läuft. Ein derartiger Antrieb ergibt besonders bequeme Geradführung des bewegten
Teiles. Die Isolierteile können Metalleinlagen erhalten. Ebenso kann der Füllstift
mit einer Seele aus Metall versehen werden. Bei Verwendung einer Lufttrennstelle
in Abb. q. wird ein besonderer Stützer 13 zum Tragen des unbewegten Schalterkopfes
erforderlich.
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Die Abb. 5 und 6 zeigen eine Ausführungsform für höhere Nennströme
im Längs- und Querschnitt. Der Schaltraum wird durch die Schaltröhre 4. und den
in sie hineinragenden, fest mit ihr verbundenen Stift 4.3 gebildet. Die Breite des
Ringraumes wird so gering gewählt, wie es die Festigkeit des den Raum ausfüllenden
festen Schaltstückes gestattet. Durch Verwendung eines engen Spaltes als Schaltraum
wird auch bei großem Gesamtquerschnitt eine innige Berührung des Lichtbogens mit
den Wandungen erreicht. Das Füllstück ist hierbei mit der Schaltröhre gemeinsam
beweglich und wird von dem feststehenden Rohrkontakt i in der Einschaltstellung
umgeben.